咖啡环工程调控界面层实现流体锁定，助力PSCs规模化制备|咖啡环|太阳能电池|氧化铝|流体锁定|纳米|胶体|钛矿

主要内容

钙钛矿太阳能电池（PSCs）是一类极具发展前景的光伏技术，兼具优异的光电转换效率与巨大的规模化应用潜力。然而，在印刷法制备过程中，体系固有的咖啡环效应会导致胶体颗粒非均相沉积，进而引发钙钛矿薄膜结晶不均，这一问题已成为制约大面积器件性能提升的关键瓶颈——不仅增加了钙钛矿薄膜结晶动力学过程的复杂性，还阻碍了适用于不同器件尺度的通用流体调控策略开发。

针对该问题，南昌大学陈义旺、胡笑添等人基于咖啡环效应的形成机制，提出快速干燥结合液滴碎裂的策略，在钙钛矿薄膜埋底界面构建了尺寸可调控的流固锁定网络（纳米氧化铝（nano-Al₂O₃）网络）。该网络可全程作用于薄膜成膜的流动与干燥阶段：

一方面能有效抑制钙钛矿胶体颗粒的长程无序迁移，进而抑制宏观咖啡环形成，减轻其对器件结晶质量与光电性能的不利影响；

另一方面，纳米氧化铝网络可在印刷过程中诱导层流形成，同步实现两大关键功能——维持埋底界面钙钛矿胶体颗粒的最优分布、促进上层油墨快速流动。

上述调控实现了胶体颗粒的均匀沉积，保障了钙钛矿薄膜内部结晶动力学的空间均一性。最终，集成该纳米氧化铝网络的光伏器件表现出优异性能：倒置结构钙钛矿太阳能电池（0.10cm²）的最优光电转换效率（PCE）达26.61%，100cm²大面积钙钛矿太阳能电池的光电转换效率亦保持在21.39%的较高水平。该流固锁定网络成功将咖啡环效应由不利因素转化为可控因素，既实现了大面积钙钛矿薄膜的均匀结晶，又有效缓解了器件规模化过程中的性能衰减，充分验证了该技术路线的优异放大潜力与均一性。